Uređaj za održavanje napunjenosti baterije. Uređaj za punjenje auto akumulatora. Što i gdje ste doživjeli?
Kapasto punjenje
Unatoč uvriježenom mišljenju, kratkotrajno punjenje ni na koji način ne doprinosi dugotrajnosti baterije. Ovom metodom punjenja struja se ne isključuje čak ni nakon što je baterija potpuno napunjena. Iz tog razloga odabrana je mala struja. Čak i ako se sva energija prenesena na bateriju pretvori u toplinu, pri niskoj struji baterija se neće moći dovoljno zagrijati. Za Ni-MH baterije, koje negativnije reagiraju na punjenje nego Ni-Cd, preporuča se postaviti struju punjenja na maksimalno 0,05C. Kako biste napunili bateriju većeg kapaciteta, potrebno je postaviti višu struju kratkotrajnog punjenja. Iz toga proizlazi da se baterije malog kapaciteta ne mogu puniti u uređajima namijenjenim za punjenje baterija visokog kapaciteta zbog opasnosti od pretjeranog zagrijavanja i smanjenog vijeka trajanja baterije. Ako stavite bateriju velikog kapaciteta u punjač baterija malog kapaciteta, možda neće biti potpuno napunjena. Budući da su u takvim uvjetima dulje vrijeme, baterije počinju gubiti kapacitet.
Nažalost, nemoguće je pouzdano utvrditi kraj punjenja kap po kap. Pri niskim strujama punjenja profil napona je ravan i karakteristični maksimum na kraju punjenja praktički se ne postiže. Temperatura raste glatko i jedini način je ograničiti vrijeme punjenja. Ali za korištenje ove metode potrebno je, osim točnog kapaciteta baterije, znati količinu njezinog početnog punjenja. Jedini način da se eliminira utjecaj početnog punjenja je potpuno isprazniti bateriju neposredno prije punjenja. A to produljuje trajanje procesa punjenja i skraćuje vijek trajanja baterije, koji ovisi o broju ciklusa punjenja i pražnjenja. Sljedeći problem pri izračunavanju vremena punjenja po kap je prilično niska učinkovitost ovog procesa. Učinkovitost protočnog punjenja ne prelazi 75% i ovisi o velikom broju čimbenika (temperatura baterije, njezino stanje itd.). Jedina prednost kapajućeg punjenja je jednostavnost provedbe procesa (bez praćenja kraja punjenja). Tek su nedavno proizvođači baterija primijetili da kontinuirano punjenje više ne dovodi do smanjenja kapaciteta modernih Ni-MH baterija.
Brzo punjenje
Većina proizvođača Ni-MH baterija navodi karakteristike svojih baterija u slučaju brzog punjenja 1C strujom. Postoje preporuke da temperatura ne prelazi 0,75C. Pametni punjač sam mora procijeniti uvjete i po potrebi prebaciti na brzo punjenje. Brzo punjenje koristi se samo na temperaturama od 0 do +40°C i naponom od 0,8 do 1,8V. Učinkovitost brzog punjenja je oko 90%, tako da se baterija praktički ne zagrijava. Ali na kraju punjenja, učinkovitost se naglo smanjuje i gotovo sva energija dovedena u bateriju pretvara se u toplinu. Stoga dolazi do naglog povećanja temperature baterije i unutarnjeg tlaka. To uzrokuje otvaranje ventilacijskih otvora i gubitak dijela sadržaja baterije. Osim toga, pod utjecajem visoke temperature mijenja se unutarnja struktura elektroda. Stoga je važno na vrijeme prestati s brzim punjenjem baterije. Srećom, postoje prilično pouzdani pokazatelji da je punjač sposoban to učiniti.
Rad brzog punjača sastoji se od sljedećih faza:
- Utvrđivanje prisutnosti baterije.
- Kvalifikacija baterije.
- Prednaplatiti (pretplatiti).
- Prijelaz na brzo punjenje (rampa).
- Brzo punjenje.
- Dodatna naknada.
- Naknada za održavanje.
Faza otkrivanja baterije
U ovoj fazi obično se provjerava napon na stezaljkama baterije. Ako je napon veći od 1,8 V, to znači da baterija nije spojena na punjač ili je oštećena. Ako se otkrije niži napon, baterija je spojena i možete nastaviti s punjenjem.
U svim fazama, uz glavne akcije, provjerava se prisutnost baterije. To je zato što baterija možda nije u punjaču. Ako se to dogodi, punjač iz bilo koje faze treba prijeći na provjeru prisutnosti baterije.
Faza kvalifikacije baterije
Punjenje baterije počinje njezinom fazom kvalifikacije. Ova faza je potrebna za preliminarnu procjenu početne napunjenosti baterije. Kada je napon baterije manji od 0,8 V, brzo punjenje se ne može izvršiti, potrebna je dodatna faza predpunjenja. Ako je napon veći od 0,8 V, faza predpunjenja se preskače. U praksi je uočeno da se baterije ne prazne ispod 1,0V, a faza predpunjenja se gotovo uopće ne koristi.
Faza prethodnog punjenja
Dizajniran za početno punjenje jako ispražnjenih baterija. Vrijednost struje predpunjenja mora biti odabrana od 0,1C do 0,3C. Prednaplata mora biti vremenski ograničena. Duga faza prethodnog punjenja nije potrebna, jer bi napon ispravne baterije trebao brzo doseći 0,8 V. Ako se napon ne povećava, to znači da je baterija oštećena i da se proces punjenja mora prekinuti.
Tijekom dugih faza punjenja potrebno je pratiti temperaturu baterije i prekinuti punjenje kada temperatura dosegne kritičnu vrijednost. Za Ni-MH baterije maksimalna dopuštena temperatura je 50°C. Također, kao iu drugim fazama, trebali biste provjeriti prisutnost baterije.
Faza prijelaza na brzo punjenje
Kada napon baterije dosegne 0,8 V, možete nastaviti s brzim punjenjem. Ne preporučuje se odmah koristiti visoku struju punjenja. Ne preporučuje se uključivanje jake struje na početku punjenja. Potrebno je postupno povećavati struju tijekom 2-4 minute dok se ne postigne navedena struja brzog punjenja.
Faza brzog punjenja
Struja punjenja je postavljena od 0,5-1,0C. U ovoj fazi važno je točno odrediti trenutak njenog završetka. Ako se faza brzog punjenja ne zaustavi na vrijeme, baterija će se uništiti. Stoga je za određivanje točnog vremena završetka brzog punjenja potrebno koristiti nekoliko neovisnih kriterija.
Za Ni-Cd baterije obično se koristi –dV metoda. Tijekom punjenja napon raste, a na kraju punjenja počinje opadati. Za Ni-Cd baterije znak završetka punjenja je pad napona za približno 30 mV (za svaku bateriju). –dV metoda je najbrža i radi odlično čak i za nepotpuno napunjene baterije. Ako koristite ovu metodu za početak punjenja potpuno napunjene baterije, napon na njoj će se brzo povećati, a zatim naglo pasti, što će uzrokovati kraj procesa punjenja.
Za Ni-MH baterije, metoda ne radi tako uspješno, jer je smanjenje napona za njih manje vidljivo. Pri strujama punjenja manjim od 0,5C maksimalni napon obično nije postignut, pa punjač za baterije malog kapaciteta često ne može pravilno detektirati kraj punjenja za baterije velikog kapaciteta.
Zbog blagog pada napona na kraju punjenja, potrebno je povećati osjetljivost, što može dovesti do prijevremenog prekida brzog punjenja zbog buke koju stvara punjač, a koja također prodire iz mrežnog napajanja. Zbog toga ne smijete puniti baterije u automobilu, budući da putnička mreža u pravilu ima previsoku razinu smetnji. Baterija je također izvor buke. Iz tog razloga pri mjerenju napona treba koristiti filtriranje. Stoga se u procesu mjerenja napona mora koristiti filtriranje.
Kod punjenja baterija serijski spojenih baterija, kada se pojedine baterije razlikuju u svom stanju napunjenosti, pouzdanost –dV metode je osjetno smanjena. U ovom slučaju, vršni napon različitih baterija doseže se u različito vrijeme, a profil napona je zamagljen.
Za Ni-MH baterije također se koristi metoda dV=0, u kojoj se umjesto pada napona detektira plato u profilu napona. U tom slučaju, kraj punjenja je označen konstantnim naponom na bateriji nekoliko minuta.
Unatoč svim poteškoćama u određivanju kraja punjenja baterije metodom –dV, većina proizvođača Ni-MH baterija ovu metodu definira kao glavnu za brzo punjenje. Na kraju punjenja strujom od 1C napon bi se trebao promijeniti sa -12mV na -2,5mV.
Neposredno nakon spajanja velike struje punjenja, napon može doživjeti fluktuacije, što se može identificirati kao smanjenje napona na kraju punjenja. Kako biste spriječili lažni prekid procesa brzog punjenja, –dV kontrola mora biti onemogućena prvi put (obično 3-10 minuta) nakon spajanja struje punjenja.
Uz smanjenje napona na kraju punjenja počinje povećanje temperature i tlaka unutar baterije. Stoga se vrijeme završetka punjenja može odrediti porastom temperature. Međutim, zbog utjecaja okoline, ne preporučuje se postavljanje apsolutnog temperaturnog praga kako bi se odredilo kada je punjenje završeno. Češće se ne koristi sama temperatura, već brzina njezine promjene. Uz struju punjenja od 1C, punjenje mora biti dovršeno kada brzina porasta temperature dosegne 1°C/min. Treba napomenuti da se pri strujama punjenja manjim od 0,5 C brzina porasta temperature praktički ne mijenja i ovaj se kriterij ne može koristiti.
Obje spomenute metode uzrokuju blago prenapunjenje baterije, što dovodi do smanjenja njezinog vijeka trajanja. Kako bi se osiguralo da je baterija u potpunosti napunjena, dovršetak procesa punjenja trebao bi se provesti uz upotrebu niske struje i pri niskoj temperaturi baterije (na povišenim temperaturama, sposobnost baterije da prihvati punjenje je ozbiljno smanjena). Stoga se preporuča fazu brzog punjenja završiti malo ranije.
Postoji takozvana infleksijska metoda za određivanje vremena završetka brzog punjenja. Suština metode je da se analizira maksimalna derivacija napona u odnosu na vrijeme. Brzo punjenje se zaustavlja kada brzina porasta napona dosegne maksimalnu vrijednost. Ova metoda omogućuje dovršetak faze brzog punjenja prije nego što temperatura stigne značajno porasti. Ova metoda zahtijeva visoko precizna mjerenja napona i matematičke izračune.
Neki punjači koriste pulsnu struju punjenja. Strujni impulsi imaju trajanje oko 1 s, a interval između impulsa je oko 20-30 ms. Među prednostima ove metode je bolje izjednačavanje koncentracije aktivnih tvari po cijelom volumenu i manja vjerojatnost pojave kristalnih tvorevina na elektrodama. Ne postoje točni podaci o učinkovitosti ove metode, ali je poznato da ne uzrokuje štetu.
U procesu utvrđivanja kraja brzog punjenja baterije potrebno je točno izmjeriti napon. Ako se ova mjerenja provode pod strujom, tada će se pojaviti dodatna pogreška zbog kontaktnog otpora. Iz tog razloga, struja punjenja je isključena tijekom mjerenja. Nakon isključivanja struje potrebno je napraviti pauzu od 5-10 ms dok se ne uspostavi napon na bateriji. Zatim se provodi mjerenje. Za kvalitetno filtriranje mrežnih frekvencijskih smetnji u pravilu se uzima više uzastopnih uzoraka u intervalu od jedne periode mrežne frekvencije (20 ms), a zatim se provodi digitalno filtriranje.
Razvijena je još jedna metoda punjenja pulsirajućom strujom, nazvana FLEX negativnim pulsnim punjenjem ili refleksnim punjenjem. Razlikuje se od konvencionalnog pulsnog punjenja po prisutnosti impulsa struje pražnjenja u intervalima između impulsa struje punjenja. Za impulse struje punjenja reda veličine 1 s, trajanje impulsa struje pražnjenja odabrano je na približno 5 ms. Veličina struje pražnjenja premašuje struju punjenja za 1-2,5 puta.
Među prednostima metode treba spomenuti nižu temperaturu baterije tijekom punjenja i mogućnost uklanjanja velikih kristalnih formacija na elektrodama. General Electric Corporation provela je neovisna istraživanja ove metode, koja pokazuju da metoda ne donosi ni korist ni štetu.
Budući da je točna detekcija kraja brzog punjenja izuzetno važna, punjač mora koristiti nekoliko metoda za određivanje kraja punjenja odjednom. Također, potrebno je provjeriti neke dodatne uvjete za prekid brzog punjenja. Tijekom brzog punjenja trebate pratiti temperaturu baterije i prekinuti proces ako dosegne kritičnu vrijednost. Za brzo punjenje, ograničenje temperature je strože nego za cijeli proces punjenja. Stoga, kada temperatura dosegne +45°C, potrebno je hitno zaustaviti brzo punjenje i prijeći na fazu ponovnog punjenja s nižom strujom punjenja. Prije nastavka punjenja potrebno je smanjiti temperaturu baterije jer je pri povišenim temperaturama sposobnost baterije da prihvati punjenje značajno smanjena.
Još jedan dodatni uvjet je vremensko ograničenje brzog punjenja. Znajući struju punjenja, kapacitet baterije i učinkovitost punjenja, možete izračunati vrijeme potrebno za potpuno punjenje. Tajmer brzog punjenja trebao bi biti postavljen na vrijeme koje premašuje izračunato vrijeme za 5-10%. Ako je ovo vrijeme punjenja završilo, ali nijedna od metoda za određivanje kraja brzog punjenja nije uspjela, tada se proces neuobičajeno prekida. Ova situacija najvjerojatnije ukazuje na neispravnost kanala za mjerenje napona i temperature.
Faza ponovnog punjenja
Struja punjenja je postavljena unutar 0,1-0,3C. Uz struju punjenja od 0,1C, proizvođači preporučuju punjenje unutar 30 minuta. Provođenje duljeg punjenja rezultira prekomjernim punjenjem baterije; Kapacitet baterije se povećava za 5-6%, ali se broj ciklusa punjenja i pražnjenja smanjuje za 10-20%. Pozitivan učinak procesa punjenja je izjednačavanje napunjenosti baterije. One koje su potpuno napunjene troše ulaznu energiju kao toplinu u isto vrijeme dok se pune preostale baterije. Ako faza punjenja slijedi odmah nakon faze brzog punjenja, baterije se moraju pustiti da se ohlade nekoliko minuta. Kako temperatura baterije raste, njena sposobnost da prihvati punjenje značajno opada. Na 45°C baterija može prihvatiti samo 75% punjenja. Stoga proces punjenja, koji se provodi na sobnoj temperaturi, omogućuje potpuno punjenje baterije.
Plutajuća faza punjenja
Punjači Ni-Cd baterija nakon procesa punjenja u pravilu prelaze u režim kapanja kako bi bateriju održali u potpuno napunjenom stanju. Dakle, temperatura baterije ostaje cijelo vrijeme povišena, a to značajno smanjuje vijek trajanja baterije. Ni-MH baterije ne podnose dobro prekomjerno punjenje i stoga nije preporučljivo da budu u stanju kapanja. Potrebno je koristiti vrlo nisku struju punjenja samo da bi se kompenziralo samopunjenje.
Za Ni-MH baterije samopražnjenje u prva 24 sata može biti do 15% kapaciteta baterije, a zatim se samopražnjenje smanjuje i iznosi 10-15% kapaciteta baterije mjesečno. Za kompenzaciju samopražnjenja dovoljna je prosječna struja manja od 0,005C. Neki uređaji uključuju struju punjenja za održavanje svakih nekoliko sati, au drugim slučajevima baterija je odspojena od uređaja. Količina samopražnjenja uvelike ovisi o temperaturi, tako da je najbolja opcija učiniti plutajuće punjenje prilagodljivim - tako da se mala struja punjenja priključi samo kada se detektira određeno smanjenje napona.
Fazu punjenja za održavanje nije potrebno provoditi, ali ako prođe duže vrijeme između punjenja i korištenja baterije, bateriju je potrebno ponovno napuniti prije uporabe kako bi se kompenziralo samopražnjenje. Najbolja opcija je ona u kojoj punjač drži baterije potpuno napunjenima.
Ultra-brzo punjenje
Pri punjenju do 70% kapaciteta baterije, učinkovitost procesa punjenja je blizu 100%. Ovaj pokazatelj je preduvjet za stvaranje ultrabrzih punjača. Naravno, nemoguće je neograničeno povećavati struju punjenja. Postoji ograničenje zbog brzine kojom se odvijaju kemijske reakcije. U praksi se mogu koristiti struje punjenja do 10C. Kako bi se spriječilo pregrijavanje baterije, nakon dostizanja razine napunjenosti od 70%, struja se mora smanjiti na razinu standardnog brzog punjenja i pratiti kraj punjenja na standardni način. Potrebno je točno pratiti postizanje oznake napunjenosti od 70%. Još nema pouzdanih metoda za rješavanje ovog problema. Problem je u određivanju stanja napunjenosti baterije, pri čemu se baterije mogu različito prazniti. Također je problematično dovod struje punjenja do baterija. Kod tako visokih struja punjenja, slab kontakt može uzrokovati dodatno zagrijavanje baterije, što dovodi do njenog uništenja. Ako punjač ne radi, baterija može čak eksplodirati.
Olovne baterije koje se koriste u neprekidnim izvorima napajanja za uređaje za pohranjivanje informacija podložne su brzom trošenju i prijevremenom kvaru tijekom rada. Razlog je kristalizacija ploča, međuelektrodni kratki spojevi dendroidnim naslagama na površini ploča i sulfatizacija.
Kapacitet i vijek trajanja punjivih baterija ovisi o načinu rada punjača i načinu punjenja.
Prije razmatranja željenog načina punjenja baterije, trebali biste pratiti proces pražnjenja baterije i razloge njenog preranog kvara.
Pražnjenje baterija u sustavima neprekidnog napajanja tijekom rada događa se u pravilu vrlo rijetko i to u trajanju od nekoliko minuta, dovoljno da se sustav za pohranu podataka isključi iz rada i otkloni kvar. U tvrdim diskovima računala, tijekom tog vremena glava za čitanje vratit će se u svoje izvorno stanje, inače se sektori za pokretanje i radne informacije mogu oštetiti. Naknadno se izgubljene informacije mogu djelomično vratiti, ali potpuna upotreba tvrdog diska bit će nemoguća.
Nedostatak karakteristika pražnjenja u radu baterije dovodi do njenog preranog kvara.
Baterije u besprekidnim sustavima dijagnosticiraju se internim krugom kako bi se osiguralo da napon na bateriji odgovara navedenim parametrima; ako postoji mrežni napon, uređaj za besprekidno napajanje automatski prenosi napajanje na opterećenje iz mreže. U slučaju nestanka mrežnog napajanja, uređaj se mora prebaciti u način rada pretvaranja energije baterije u napon po parametrima sličan mrežnom napajanju.
Vanjska dijagnostika baterije za neprekidno napajanje nakon rada potvrđuje prisutnost visokog unutarnjeg otpora - zbog visoke kristalizacije, visokog samopražnjenja kada su ploče unutarnje kratke, uzrokovane sulfatizacijom. Visoki napon na elektrodama dijagnosticira unutarnji sklop kao punu napunjenost i baterija se više ne puni. Povećanje napona punjenja dovodi do povećanog stvaranja topline. Smanjenje kapaciteta baterije uzrokovano je neradnom sulfatizacijom površine ploča, struja opterećenja ne može izaći iz unutarnjih slojeva porozne strukture baterijskih ploča, a izlazni napon neprihvatljivo pada pod opterećenjem, što dovodi do neispravnost neprekidnog napajanja.
Mala potrošnja energije prilikom uklanjanja sustava za pohranu informacija iz radnog stanja ne zahtijeva ugradnju snažnih automobilskih baterija, već snažnih punjača za nadopunjavanje potrošene energije baterije.
Da biste napunili bateriju i održali je u radnom stanju, trebali biste koristiti punjač koji koristi dvije metode punjenja: brzo punjenje i kapajuće (kompenzacijsko) punjenje.
Metoda sporog punjenja koja se koristi kod punjenja baterija mobitela je neprihvatljiva u ovoj situaciji jer na mobitelima dovodi do kristalizacije pločica i kvara baterije u neočekivanom trenutku.
Ovom metodom baterija se ne puni do kraja ili se pregrijava, uz toplinsko uništavanje ploča. Sustavi za pohranjivanje podataka rade dulje od jednog dana, a baterije u uređajima za održavanje napona moraju dugo biti u stanju mirovanja punjenja.
Jedan od razloga kvara baterije je istosmjerno punjenje u nedostatku male struje pražnjenja i nedostatak ciklusa u načinu punjenja. Tijekom struje pražnjenja ioni olova imaju vremena reducirati se u amorfno stanje i taložiti na površini ploča. Tijekom prekida u pulsiranju struje punjenja, temperatura baterije se smanjuje.
Punjenje baterija zatvorenog tipa s helijskim punilom mora zadovoljiti sljedeće parametre: ograničenje napona punjenja kako bi se eliminiralo prekomjerno punjenje i zagrijavanje, automatsko ograničenje struje punjenja tijekom početnog razdoblja brzog punjenja - to će zaštititi strujni regulator od preopterećenja i pregrijavanja, a baterijske ćelije od neprihvatljive količine struje punjenja, provedba mlaznog punjenja kratkotrajnom impulsnom strujom i amplitudom koja nije niža od struje punjenja koju preporučuje proizvođač. Prosječna vrijednost struje punjenja ne prelazi 0,05 C, gdje je C kapacitet baterije.
Korištenje ciklusa struje za regeneraciju ploča će održati bateriju u radnom stanju onoliko dugo koliko želite. U kratkom vremenu, unutarnji otpor baterije se smanjuje desetke puta, vraća se kapacitet i radni napon.
Način brzog punjenja karakteriziraju sljedeći parametri:
Vrijeme punjenja je 1-2 sata, to je dovoljno za vraćanje kapaciteta baterije nakon hitnog uključivanja besprekidnog napajanja, struja punjenja je 0,2-0,3 C, razina napunjenosti baterije je 100%. isključiti - prebacuje se kada se dostigne napon na kraju punjenja u način rada puferskog mlaza. Konačni napon baterije naveden je u putovnici ili na kućištu, na primjer, za bateriju Champion 12 Volt 7 A/h instaliranu u uređaju za neprekidno napajanje tipa APC, to je 13,3 -13,8 V pri temperaturi kućišta od 20 stupnjeva. Karakteristika struje punjenja naglo pada - s povećanjem napona na akumulatoru struja punjenja opada približavajući se minimalnoj vrijednosti od 0,03 -0,05 C - način mlaznog punjenja. U nedostatku nestanka struje, baterija može ostati napunjena bilo koje vrijeme u stanju pripravnosti. S tehnologijom mlaznog punjenja kompenzira se potrošnja kapaciteta baterije za održavanje rada kruga u stanju pripravnosti i samopražnjenja. Stabilizacija napona punjenja negativnom povratnom spregom od baterije do generatora impulsa struje punjenja omogućuje vam održavanje načina punjenja u automatskom načinu rada.
Specifikacije punjača:
Mrežni napon 220 Volti.
Maksimalna struja punjenja 650 mA.
Napon punjenja 13,8 volti.
Baterija 12 Volt 1-7a/h.
Struja brzog punjenja 350-450 mA.
Struja punjenja mlaza 30-40 mA.
Struja pražnjenja 22 mA.
Vrijeme punjenja 1-2 sata.
Vrijeme punjenja je neprekidno.
Vrijeme hitnog načina rada je 10-30 minuta.
Snaga opterećenja 50 vata.
Krug neprekidnog napajanja uključuje pulsni punjač, u kojem se konstantna struja punjenja generatorom na mjeraču vremena pretvara u slijed impulsa, a pauze između impulsa pozitivnog polariteta popunjavaju se konstantnom strujom pražnjenja negativnog polariteta. Baterija je tijekom punjenja opterećena strujom pražnjenja, koja se koristi za označavanje spoja baterije na strujni krug.
Strujni pretvarač izrađen je pomoću tranzistorskih sklopki s efektom polja kojima upravlja generator mrežne frekvencije. U nedostatku mrežnog napona, napon mrežne frekvencije i razine koju stvara pretvarač dovodi se preko releja do opterećenja; u prisutnosti mrežnog napona, dovodi se do opterećenja preko kontakata releja spojenog na mreže bez konverzije.
Uređaj ima svjetlosnu indikaciju uključenja, polariteta priključka baterije, visokog napona i indikator punjenja. Senzor zvuka označava odsutnost mrežnog napona i upozorava na poduzimanje mjera za uklanjanje sustava za pohranu informacija iz načina rada u kratkom vremenu prema programu.
Analogni mjerač vremena DA1 (slika 1) generira impulse stabilne frekvencije u načinu rada autooscilatora. Proces punjenja-pražnjenja vremenskog kondenzatora C1 odvijat će se ciklički, vrijeme punjenja ovisi o vrijednosti otpornika R2 - T1 = 0,69 C1R2, vrijeme pražnjenja je duže T2 = 0,69 C1 (R3 + R4).
Puni period pulsa je T=T1+T2. Frekvencija autooscilatora ovisi o vrijednostima elemenata R2, R3, R4, C1 - F=1/T. Radni ciklus ovisi o radnom periodu impulsa D=T1/T. Kako se vrijeme pražnjenja smanjuje smanjenjem vrijednosti otpornika R2, radni ciklus se povećava.
Dioda VD1 stvara kratki impuls struje punjenja.
Otpornik R3 omogućuje vam postavljanje struje punjenja u skladu sa specifikacijama baterije.
Tajmer napaja analogni stabilizator DA2, dioda VD2 omogućuje zaštitu mjerača vremena i stabilizatora od netočnog polariteta baterije.
Napon tajmera odabire se na temelju napona napajanja DD1 mikro kruga - generatora pretvarača napona baterije.
Kondenzatori C2, C3, C4, C5 smanjuju razinu buke u krugovima napajanja.
Nakon što se napaja tajmer DA1 i vanjske krugove, kondenzator C1 će se početi eksponencijalno puniti do napona od 2/3 Un tijekom vremena T1, nakon čega će interni komparator mjerača vremena na ulazu 6 DA1 prebaciti interni okidač na suprotnom stanju, otvorit će se tranzistor s unutarnjim pražnjenjem na pinu 7 DA1, kondenzator C1 će se početi prazniti do razine od 1/3 Un tijekom vremena T2.
Punjenje baterije slijedi isti scenarij.
Pin 5 u DA1 timer čipu omogućuje izravan pristup točki razdjelnika s razinom od 2/3 napona napajanja, što je referentna točka za rad gornjeg komparatora. Korištenje ovog pina omogućuje vam promjenu ove razine kako biste dobili izmjene u krugu, u ovom slučaju, za postavljanje izlaznog napona punjenja na bateriji GB1. Tranzistor s efektom polja N-tipa uvodi se u krug kao ključna strujna sklopka, impulsi s izlaza 3 mjerača vremena kroz otpornik R5 dovode se do vrata tranzistora VT1, tranzistor se otvara i struja punjenja iz ispravljača napajanja VD3 preko graničnog otpornika R10 i osigurača FU1 dovodi se do baterije GB1. Indikator HL3 kratkim svjetlosnim impulsima pokazuje da se baterija puni; odsutnost svjetla ukazuje na prekid u krugu punjenja baterije ili neispravan tranzistor VT1.
Prisutnost napajanja na tajmeru DA1 označena je žutom LED diodom HL1.
HL2 LED, u paralelnoj vezi s baterijom, obavlja tri funkcije, zelenim sjajem označava ispravan polaritet priključka GB1 baterije i predstavlja strujni krug za pražnjenje baterije sa strujom do 20 mA. Kada svijetli crveno, LED ukazuje na hitno stanje ili neispravan polaritet spajanja baterije u krug.
Negativni povratni napon s pozitivne sabirnice akumulatora preko graničnog otpornika R7 i otpornika za podešavanje R8 dovodi se do upravljačke elektrode podesivog paralelnog regulatora napona DA3 - integralnog analoga zener diode koja može formirati podesivu referencu.
napon na pinu 5 timera DA1 kada napon na bateriji poraste, otvara se kontrolirana zener dioda i mijenja se stabilizacijski napon.
Smanjenje napona na katodi (pin 3 od DA3) dovodi do smanjenja napona u točki 5 DA1 razdjelnika s izravnim pristupom s razinom od 2/3 Un, što će dovesti do povećanja frekvencije generatora na DA1 mjerač vremena i smanjenje napona i struje punjenja baterije GB1.
Gubitak mrežnog napona uzrokuje isključivanje releja K1 i prebacivanje kontakata K1.1 i K1.2. Prvi omogućuju rad generatora na DD1 čipu primjenom niske razine na ulaz R (pin 5 od DD1), nakon pokretanja generatora, pravokutni impulsi s frekvencijom od 50 Hz će se generirati na izlazima T1 i T2 . Impulsi su fazno pomaknuti za četvrtinu perioda. Za pretvaranje pravokutnih impulsa u sinusoide blizu oblika, na izlazu transformatora T2 instaliran je kondenzator C7. Indikator pražnjenja plina HL3 pokazuje prisutnost visokog napona.
Korištenje tranzistora s efektom polja ne zahtijeva ugradnju snažnih radijatora.
Većina radijskih komponenti kruga instalirana je na tiskanoj ploči, ostatak je fiksiran u kućištu koje se koristi od napajanja računala. Proračunski ventilator B1 koristi se za namjeravanu svrhu.
Radio komponente kruga odgovaraju tablici 1.
| Oznaka |
Vjeroispovijest |
Zamjena |
Bilješka |
|
|
žica |
||||
|
Ostali otpornici |
||||
|
Čip DA1 |
||||
|
IRF3701, IRF3808. |
||||
|
TP 114-7 16V 1A |
||||
|
TTP-40,TN-6O |
||||
|
RP-21-003UHL |
Postavljanje kruga uređaja trebalo bi započeti provjerom izvora napajanja od +16 volti i napona na izlazu analognog stabilizatora DA2. U nedostatku baterije GB1 u krugu, LED indikator struje punjenja HL3 ne svijetli, HL2 treperi na frekvenciji generatora na timeru DA1, kada je baterija spojena, LED indikator punjenja će treperiti i indikator polariteta će svijetliti zeleno, ako je polaritet spoja baterije ispravan, ako je polaritet pogrešan, LED će svijetliti
crveni sjaj. Da biste postavili struju punjenja u otvorenom krugu baterije, spojite ampermetar za struju do jednog ampera, pomoću otpornika R3 postavite struju punjenja unutar 0,2 C, a pomoću otpornika R8 postavite napon na bateriji na 13,3 volti. Nakon 1-2 sata punjenja, napon na bateriji će porasti na 13,8 volti, a struja će pasti na 0,1C, a zatim će u načinu punjenja struja pasti na 0,03C.
Zvučna kapsula HA1 ima unutarnji niskofrekventni oscilator.
Nakon isključivanja mrežnog napona, pomoću otpornika R14 postavite frekvenciju na 50 Hz na kondenzatoru C7.
Ugradite male radijatore dimenzija 10 * 50 * 10 mm na tranzistore s efektom polja VT1-VT3.
Ugradite LED indikatore na kućište na suprotnoj strani od ventilatora B1.
Književnost:
1) V. Konovalov “Mjerenje R-unutarnjeg AB” “Radiomir” br. 8 2004 str
2) V. Konovalov, A. Razgildeev “Restauracija baterija” “Radiomir” broj 3 2005. str.7
3) V. Konovalov “Učinak pamćenja uklanja se povećanjem napona.” "Radiomir" broj 10 2005. 13.
4) V. Konovalov “Punjač i uređaj za obnavljanje Ni-Ca baterija” “Radio” br. 3, 2006., str.
5) D.A. Hrustalev “Baterije” Moskva 2003
6) I.P. Shelestov “Korisni dijagrami za radioamatere” knjiga 5. Moskva 2003
7) V. Konovalov “Punjač ključeva” “Radiomir” br. 9.2007. stranica 13.
8) Mikro krug KR142EN19. “Radio” broj 4.1994
9) Impulsni punjač “Radio” br. 8.1995. str.61
10) Održavanje baterija “bez održavanja”, “Radiomir” br. 11.2001., str.
11) M. Ozolin “Jednostavno neprekidno napajanje.” “Radio” br. 8.2005., str.
12) S. Biryukov “Primarni kvarcni satovi.” “Radio” br. 6 2000. str.34.
13) V. Konovalov “Baterijski regenerator.” “Radiomir” br. 6.2008 str.
14) V. Konovalov “Pulsna dijagnostika baterija.” “Radiomir” br. 8 2008. str.15.
Redovito se koriste osobna i gospodarska vozila, ali posebna oprema: Povremeno se koriste bageri, valjci, dizel generatori i hitni benzinski generatori.
Najslabija točka kod skladištenja takve opreme su baterije. Poznato je da su olovne baterije sklone samopražnjenju, koje se ubrzava s godinama i uvjetima skladištenja. Brzina samopražnjenja također se značajno povećava (do 50%) nakon "kuhanja", kada gustoća elektrolita prelazi 1,32 g/cm3.
Samopražnjenje
Ovaj proces je nedostatak kemijske strukture automobilskog akumulatora. Postoji mnogo razloga za samopražnjenje, na primjer, loša kvaliteta materijala baterije. Strane nečistoće, metali, soli dovode do prijenosa naboja s jedne elektrode na drugu, čak iu stanju mirovanja.
Također, same elektrode mogu biti uzrok ovog fenomena: različiti sastavi rešetke i aktivne mase mogu stvoriti malu "bateriju unutar baterije", trošeći kapacitet u mirovanju. Baterije koje ne zahtijevaju održavanje, gdje se kao glavni dodatak elektrodi koristi kalcij, a ne antimon, najmanje pate od samopražnjenja. Kalcijeve baterije, u usporedbi s antimonskim baterijama, imaju 8 puta manju stopu gubitka energije.
Važno! Nove baterije imaju najnižu stopu samopražnjenja. Na temperaturama ispod 0 do ove pojave praktički nema.
Održavanje naboja
Samopražnjenje je podmuklo zbog duboke sulfatizacije. Potpuno samopražnjenje čini bateriju neupotrebljivom, a samopražnjenje i niska temperatura također mogu dovesti do "smrzavanja" plastičnog kućišta baterije. Stoga se pri skladištenju opreme i dizelskih generatora mora održavati napunjenost baterije.
U vojnoj i zrakoplovnoj tehnici Problem samopražnjenja rješava se pražnjenjem baterija: Akumulator se puni, nakon čega se iz njega ispušta kiselina. Baterija ostaje suha kada se puni.
U automobilskoj i specijalnoj opremi, ako nije moguće ispustiti kiselinu, punjenje se mora održavati. Neki uređaji mogu održavati napunjenost u međuspremniku: tj. napuniti bateriju, a nakon pune napunjenosti preuzeti opterećenje potrošača (alarmi, sustavi prijenosa u nuždi). Na primjer, CTEK MXS 5.0 ima i međuspremnik i način rada održavanja pulsnog punjenja - baterija se ponovno puni samo kada napon na terminalima padne ispod određenog praga. Još jedna prednost punjenja CTEK MXS 5.0 je mogućnost punjenja i održavanja napunjenosti putem upaljača za cigarete ili zasebno montiranog "brzog priključka". Dakle, baterije se ne moraju vaditi prije spremanja opreme.
Pri održavanju punjenja pohranjene opreme, bolje je bez samohodnog pištolja. Uređaji koji nisu dizajnirani za održavanje napunjenosti postupno će "kuhati" elektrolit, pretvarajući ga u čistu kiselinu. Ova baterija više neće raditi.
Krug punjača
Predloženi automatski uređaj namijenjen je za punjenje automobilskih baterija kapaciteta od 32 do 60 Ah i njihovo održavanje u napunjenom stanju.
Proizvođači preporučuju punjenje baterija strujom koja je jednaka 0,04...0,06 kapaciteta baterije u amper-satima. Prema tvrtkama, vrijeme punjenja baterije uvelike ovisi o struji punjenja – kako kod punjenja u automobilu, tako i kod punjenja iz punjača.
Tijekom procesa punjenja napon na polovima baterije se mijenja, a kada postane jednak 2,3...2,35 V po ćeliji (od 13,8 V do 14,1 V za bateriju od 12 V), baterija je 100% napunjena.
Neopterećena baterija dnevno se samoprazni za približno 1 ... 2% svog kapaciteta. Ako je površina baterije jako onečišćena prskanjem elektrolita, ova se vrijednost značajno povećava.
Električni krug punjača dizajniran je na takav način da kada je baterija 100% napunjena, ona se prebacuje u način rada za očuvanje napunjenosti, opskrbljujući slabom strujom punjenja (100...250 mA). Ova mala struja sprječava samopražnjenje i sulfatizaciju.
Punjač se napaja iz mreže napona 220 V +10% i -15%. Ispravljačka jedinica sastoji se od mrežnog transformatora (T1) snage 100 W, ispravljačkog mosta V2M1-5 i filterskog kondenzatora C1.
Otpor otpornika R1 ovisi o kapacitetu baterije. Baterija kapaciteta 45 A*h zahtijeva struju od 1 = 0,05-45 = 2,25 A.
Tada bi otpornik R1 trebao imati otpor od približno 1,8 ohma. Za bateriju kapaciteta 60 Ah struja punjenja je 3 A, a otpor otpornika R1 1,33 Ohma. Otpornik R1 namotan je na keramičko tijelo žicom promjera 1 ... 1,2 mm. Točna vrijednost otpora R1 određena je time koja je baterija spojena na uređaj. Uređaj će biti svestraniji ako zamijenite otpornik R1 podesivim otporom (reostat).
Jedinica za nadzor razine napunjenosti sastoji se od stabilizatora napona DA1, upravljačkog releja K1, tranzistora VT1 (2T9135) i Schmittovog okidača (VT2, VT3), koji čini uređaj praga koji prati
razina napunjenosti baterije. Kada napon dosegne 13,9...14,1 V, uređaj prelazi u način rada za održavanje punjenja.
Prema proizvođačima baterija, ovaj je način rada prihvatljiv za sve uobičajene vrste olovnih baterija.
Njegove prednosti:
- baterija može biti priključena na punjač koliko god dugo želite i uvijek je u potpuno napunjenom stanju;
- zbog male struje punjenja punjač nije preopterećen, a potrošnja struje iz mreže je minimalna;
- nema potrebe za praćenjem procesa punjenja.
Dva LED indikatora služe za označavanje načina rada punjača. Tijekom procesa punjenja svijetli dioda HL2 (zelena), au modu štednje napajanja dioda HL1 (plava ili žuta).
Podešavanje uređaja na 100% razinu napunjenosti provodi se na sljedeći način. Voltmetar s maksimalnim otklonom igle od 20 ... 30 V spojen je na polove baterije; kada napon dosegne 13,9... 14,1 V, višestruki potenciometar R13 se postavlja tako da uređaj prelazi iz načina punjenja u način štednje punjenja. Ova operacija je poželjna
ponovite nekoliko puta. Time je kompletno postavljanje završeno.
Ispravljački element V2M1-5 ugrađen je na radijator s rebrima. Upravljačka jedinica, koja se sastoji od integriranog kruga DA1, releja K1 (tip R15-12V, poljske proizvodnje) i drugih elemenata, montirana je na tiskanu pločicu. Pločasti radijator dimenzija 30x12x1 mm pričvršćen je na tranzistor VT1 vijkom M3.
Cijeli uređaj je montiran u metalnom kućištu s otvorima za ventilaciju. Površina rupa trebala bi biti približno jednaka 0,5 površine tijela.
Radio, televizija, elektronika, broj 9/98. Prijevod A. Belsky.
“Radioamater”, broj 7/1999., str. 18.
Download: Uređaj za punjenje automobilskih akumulatora
Ako pronađete pokvarene veze, možete ostaviti komentar i veze će biti vraćene što je prije moguće.
Trenutno postoji mnogo načina za punjenje baterija. Postoje moderniji koji zahtijevaju posebne punjače, a postoje i jednostavni, klasični načini punjenja koji su poznati od nastanka punjivih baterija i popularni su do danas.
Danas ćemo pogledati dvije klasične metode punjenja baterije.
1. Punite bateriju konstantnom strujom punjenja. I=konst.
2. Punite bateriju konstantnim naponom punjenja. U=konst.
Danas će nam trebati sljedeći uređaji:
1. Cijev za razinu (ako je dostupna)
2. Hidrometar.
3. Voltmetar (multimetar ili ugrađeni uređaj za punjenje).
4. Punjač.
Prije nego počnete puniti bateriju, morate se uvjeriti da je to potrebno, odnosno provjeriti bateriju i pripremiti je za punjenje, za to nam je potrebno:
1. Očistite kućište baterije i terminale od oksida, uklonite čepove za punjenje
2. Provjerite razinu elektrolita pomoću cijevi za nivo i ako se primijeti niska razina (manje od 10-12 mm), potrebno je dodati destiliranu vodu.
3. Izmjerite gustoću elektrolita pomoću areometra
4. Izmjerite napon (emf) baterije pomoću voltmetra ili multimetra. 
Preporučljivo je zapisati ili zapamtiti ove vrijednosti; trebat će nam za praćenje kraja napunjenosti baterije.
Na temelju izmjerenih vrijednosti gustoće i napona baterije procijenite treba li je još puniti ili ne.
Gustoća elektrolita u potpuno napunjenoj bateriji izmjerena na temperaturi od +25°C, ovisno o klimatskoj zoni, treba odgovarati vrijednostima navedenim u tablici.
Napon na potpuno napunjenoj bateriji mora biti najmanje 12,6 volti.
Nemojte puniti bateriju osim ako je potrebno, jer ćete time skratiti njezin radni vijek prepunjavanjem baterije.
Princip punjenja baterije je da se na bateriju spaja napon iz punjača, a da bi došlo do struje punjenja, odnosno da bi započeo proces punjenja baterije, napon punjenja uvijek mora biti više napon baterije.
Ako je napon punjenja manji od napona na akumulatoru, tada će se promijeniti smjer struje u strujnom krugu i akumulator će svoju energiju početi predavati punjaču, odnosno prazniti mu se.
Dakle, pogledajmo prvi način punjenja baterije.
Punjenje baterije konstantnom strujom punjenja.
Punjenje baterije konstantnom strujom punjenja glavna je univerzalna metoda punjenja. Morate znati da se ovom metodom, za razliku od nekih drugih, baterija puni do 100% svog kapaciteta.
Ovom metodom struja punjenja održava se konstantnom tijekom cijelog punjenja.
To se postiže korištenjem posebnih punjača s funkcijom postavljanja zadane vrijednosti struje punjenja ili uključivanjem reostata u krug punjenja, međutim, u potonjem slučaju morate sami promijeniti vrijednosti otpora reostata kako biste postigli konstantu struja punjenja tijekom procesa punjenja.
Stvar je u tome da se tijekom procesa punjenja otpor baterije i napon na njoj mijenjaju, što dovodi do smanjenja struje punjenja. Za održavanje struje punjenja na konstantnoj razini potrebno je povećati vrijednost napona punjenja pomoću gore navedenog reostata.
Ponovo ću reći da se u modernim punjačima vrijednost struje punjenja može automatski održavati.
Struja punjenja obično se bira jednaka 10% kapaciteta baterije, što je naznačeno na kućištu baterije. U literaturi se taj kapacitet označava kao C20, što je kapacitet pri 20-satnom režimu pražnjenja. Samo zapamti ovo.
Vrijeme punjenja baterije ovisi o stupnju njezine ispražnjenosti prije punjenja. Ako je baterija potpuno ispražnjena, ali ne ispod 10 volti, tada će približno vrijeme punjenja biti unutar 10 sati.
Ako niste ograničeni vremenom punjenja, onda je bolje puniti bateriju strujom od 5% kapaciteta baterije, dok se proces punjenja odvija učinkovitije i baterija se puni do 100% svog kapaciteta, dok se puni vrijeme se povećava.
Baterija se puni dok se ne postigne obilno razvijanje plina, konstantan napon i gustoća elektrolita tijekom 2 sata.
Napon punjača spojenog na bateriju obično doseže 16-16,2 volta na kraju punjenja.
Treba reći da na kraju punjenja baterije metodom konstantne struje punjenja dolazi do značajnog povećanja temperature elektrolita u njoj. Stoga, kada temperatura dosegne 45 stupnjeva, trebali biste smanjiti struju punjenja za 2 puta ili potpuno prekinuti punjenje kako biste smanjili temperaturu na 30-35 stupnjeva.
Dakle, uzmemo punjač, spojimo pozitivne i negativne stezaljke na priključke akumulatora, postavimo gumb za podešavanje struje punjenja na minimum, odnosno u krajnji lijevi položaj i spojimo punjač na mrežu.
Zatim postavljamo struju punjenja na 10% kapaciteta baterije i svaka 2 sata kontroliramo gustoću elektrolita, napon na bateriji koji će se povećavati tijekom punjenja baterije i, ako je moguće, temperaturu baterije. elektrolita, ili barem neizravno, dodirivanjem kućišta baterije rukom.
Ako punjač nema funkciju održavanja konstantne struje punjenja, tada je održavamo ručno promjenom napona punjenja i praćenjem struje punjenja svakih pola sata pomoću ampermetra punjača ili ampermetra spojenog serijski na krug punjenja .
Kada napon dosegne približno 14 volti, pratimo gustoću i napon svakih sat vremena.
Ako primijetite znakove punjenja (ključanje, konstantna gustoća i napon), isključite punjač iz mreže i odvojite stezaljke s baterije.
Baterija nam je napunjena.
Nedostaci metode punjenja:
1. Dugo vrijeme punjenja baterije (pri punjenju strujom od 10% kapaciteta, oko 10 sati, pri punjenju strujom od 5% kapaciteta - oko 20 sati, pod uvjetom da je baterija potpuno ispražnjena).
2. Potreba za čestim praćenjem procesa punjenja (struja punjenja, napon, gustoća i temperatura elektrolita).
3. Postoji mogućnost prepunjavanja baterije.
Punjenje baterije konstantnim naponom punjenja.
Punjenje baterije uz održavanje konstantnog napona na njoj je brži i jednostavniji način puštanja baterije u rad.
Suština ove metode punjenja je sljedeća.
Punjač je izravno spojen na bateriju i održava konstantan napon punjenja tijekom cijelog procesa punjenja. U ovom slučaju, napon je postavljen unutar 14,4-15 volti (za bateriju od 12 volti).
Ovim načinom punjenja vrijednost struje punjenja postavlja se, reklo bi se, automatski, ovisno o stupnju pražnjenja, gustoći elektrolita, temperaturi i drugim čimbenicima.
Na početku punjenja akumulatora struja punjenja može doseći velike vrijednosti, čak i 100% kapaciteta akumulatora, budući da je emf akumulatora najmanja vrijednost, a razlika između te emf i napona punjenja je najveća. Međutim, tijekom procesa punjenja, EMF baterije se povećava, razlika između EMF baterije i napona punjenja se smanjuje, čime se smanjuje struja punjenja, koja nakon 2-4 sata može doseći oko 5-10% kapaciteta baterije. Opet, sve ovisi o stupnju pražnjenja baterije.
Tako visoke struje punjenja razlog su bržeg punjenja baterija.
Na kraju procesa punjenja baterije, struja punjenja se smanjuje gotovo na nulu, pa se vjeruje da će se pri punjenju uz održavanje konstantnog napona punjenja baterija napuniti samo do 90-95% svog kapaciteta.
Dakle, kada je struja punjenja blizu nule, punjenje se može zaustaviti, baterija se može vratiti u prvobitno stanje i instalirati na automobil.
Usput, baterija se puni konstantnim naponom punjenja u automobilu.
Ako je napon baterije manji od 12,6-12,7 volti (ovisno o marki automobila), relej regulatora povezuje generator s baterijom kako bi je ponovno napunio. Štoviše, napon iz generatora odgovara vrijednosti od 13,8-14,4 volta (standardna vrijednost; u stranim automobilima napon generatora je nešto veći od navedene vrijednosti).
1. Spojite punjač na bateriju,
2. Postavite napon punjenja unutar 14,4-15 volti,
3. Kontrolirajte struju punjenja baterije
4. Uklonite bateriju s punjenja kada je trenutna vrijednost blizu nule.
Nedostaci metode:
1. Baterija se ne puni do punog kapaciteta, već u prosjeku do 90-95% svoje vrijednosti.
2. Veliko preopterećenje izvora napona punjenja na početku punjenja, zbog velike struje punjenja (relevantno kada se baterija puni iz auto generatora).
Nakon punjenja baterije bilo kojom od metoda, morate:
1. Provjerite je li napon na njemu najmanje 12,6 volti,
2. Gustoća elektrolita unutar 1,27 g/cm3
3. Razina elektrolita 10-12 mm iznad ploča
4. Uklonite moguće curenje elektrolita i ugradite akumulator na automobil.
A sad pitanje. U nekim videima na YouTubeu iu člancima na web stranicama naišao sam na sljedeće savjete o spajanju punjača na bateriju: prvo spojite plus, a zatim minus. Pa bih volio znati vaše mišljenje: je li ova izjava točna ili redoslijed spajanja žica punjača nije važan?
Napišite svoje mišljenje u komentarima.
Predlažem da pogledate detaljan video u kojem objašnjavam kako napuniti bateriju pomoću dva klasična načina punjenja:
